Metoda Pengujian Sifat Fisika Barang Jadi Karet

MET

B

TODA P

BALAI BEDIREKTO

KEM

PENGUJ

VictN

SAR PENORAT JENMENTERIA

JIAN SIF

B

or TulusIP. 1977

DIDIKAN DERAL P

AN PERDA

FAT FIS

Bahan Aja

Oleh:

s Pangap1018 200

DAN PELAENGEMBA

AGANGANJAKARTA

2013

SIK BAR

ar

poi Sidab0912 1 00

ATIHAN EANGAN E

N REPUBLA

RANG JA

butar 02

EKSPOR INKSPOR NIK INDON

ADI KA

NDONESIANASIONAL

ESIA

ARET

A L

Metoda Pengujian Sifat Fisik Barang Jadi Karet Halaman 1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Karet digambarkan sebagai material yang menunjukkan sifat "elastis". Material ini

umumnya adalah molekul berantai panjang yang dikenal sebagai "polimer" dan

kombinasi dari elastis dan polimer telah memunculkan nama alternatif yaitu

"elastomer".

Karet adalah suatu material yang memiliki karakteristik fisik dan kimia yang unik.

Secara fisik, karet yang belum dimodifikasi atau karet alam bersifat elastomer ,

sangat elastis, fleksibel dan sangat anti air. Secara kimia, karet alam merupakan

polimer alam dari Isoprene (2-methyl-1,3-Butadiene). Karet alam memiliki

beberapa kelebihan yang membuatnya dapat langsung digunakan. Sedangkan

kelemahan karet dapat dapat diminimalisasi dengan memodifikasi gugus

kimianya.

Gambar 1.1. Monomer karet alam

Saat ini karet yang digunakan dapat dibagi menjadi tiga kategori:

- Polimer dasar atau bahan mentah: Hal ini akan menentukan karakteristik

utama dari produk akhir.

- Produk setengah jadi: Penambahan berbagai bahan kimia pada karet mentah

untuk memberikan sifat yang diinginkan, biasa disebut compounding /

peracikan. Bahan setengah jadi ini mendapatkan sifat nya setelah

divulkanisasi.

- Produk akhir: Setelah dicetak, kompon karet mendapatkan sifat elastisnya

setelah divulkanisasi.

Produk yang terbuat dari karet memiliki struktur 3-dimensi kimia yang fleksibel

dan mampu untuk tetap stabil dan menahan laju deformasi yang besar. Misalnya


material tersebut dapat ditarik berulang-kali hingga panjangnya setidaknya dua

kali panjang awalnya dan setelah beban yang diberikan dilepaskan, dia akan

kembali ke panjang aslinya.

Di bawah beban tariknya produk tidak akan menunjukkan terjadinya creep atau

relaksasi. Selain sifat tersebut, modulus dari karet 100-10.000 kali lebih rendah

dibandingkan dengan material padat lainnya seperti baja, plastik dan keramik.

Kombinasi sifat yang unik ini membuat karet dapat diaplikasikan secara spesifik

seperti segel pelindung, peredam kejut dan ban.

Material karet modern saat ini terdiri dari sekitar 60 persen polimer sintetis.

Bagian lainnya terdiri dari zat penvulkanisir, pelembut, akselerator, zat

antioksidan dan bahan kimia lainnya. Penambahan ini diperlukan untuk

mendapatkan sifat yang diinginkan dari produk akhir.

Fasa tidak tervulkanisir Fasa tervulkanisir

Gambar 1.2. Fasa karet sebelum dan sesudah divulkanisir

Polimer memiliki tulang punggung hidrokarbon.Atom hidrogen sering digantikan

oleh atom atau molekul lainnya (seperti CH3, Cl atau F) sehingga menciptakan

jenis elastomer lainnya. Rantai ini terikat secara kimiawi dengan sulfur, peroksida

atau bisphenol, terkecuali silikon. Silikon memiliki tulang punggung siloxane (Si-

O) yang sangat fleksibel dan dapat dicuring dengan peroksida atau katalis

platinum.


BAB II

SIFAT FISIK BARANG JADI KARET

A. Pendahuluan

Karet adalah material yang bersifat unik yang dapat bersifat elastis dan viskos.

Bagian dari karet dapat digunakan sebagai isolator guncangan, getaran dan

benturan. Meskipun arti dari karet sudah meluas, arti karet biasanya ditujukan untuk

material kompon dan yang tervulkanisasi. Dalam keadaan mentah, arti karet

ditujukan untuk elastomer. Material elastomer dan karet memiliki berbagai macam

variasi sifat spesifikasi penting dari material elastomer dan karet diantaranya

mekanik, termal, listrik, optik, pengolahan, dan sifat fisik.

Sifat mekanis meliputi kekuatan sobek (Tear Strength), kekuatan tarik tertinggi

(Ultimate Tensile Strength), modulus tarik atau modulus elastisitas, perpanjangan

dan kekuatan impak terukur dengan izod tes dan sampel yang diberi notch. Sifat

termal meliputi temperatur maksimum penggunaan, temperatur transisi gelas,

konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal (Coefficient of Thermal

Expansion). Sifat listrik dan optik meliputi resistivitas listrik, kekuatan dielektrik,

konstanta dielektrik atau permitivitas relatif, indeks bias, dan transmisi cahaya.

Pemrosesan dan sifat fisik meliputi densitas bulk atau individu, penyerapan air,

viskositas, temperatur prosesan, dan indeks aliran lelehan (Melt Flow Index).

Untuk memungkinkan terjadi perbandingan karakteristik material yang berbeda

beberapa pengujian telah distandarkan. Lembaran data material dari beberapa jenis

elastomer dapat menjelaskan hasil tes ini. Di bawah ini beberapa sifat fisik yang

penting dan akan dijelaskan secara lebih rinci.

B. Viskositas

Viskositas adalah ukuran resistensi suatu fluida yang mengalami deformasi akibat

adanya tegangan geser ataupun tegangan tarik. Karet disini dianalogikan seperti

fluida karet karakteristik unik dari karet yang sangat elastis. Viskositas dari karet

atau komponnya ditentukan dengan menggunakan piringan geser viskometer


Mooney. Viskositasnya ditunjukkan dengan gaya torsi yang dibutuhkan untuk

memutar piringan yang tertanam dalam spesimen karet / kompon dan ditutup dalam

suatu rongga cetakan dalam kondisi tertentu.

Viskositas dari karet atau kompon memainkan peran penting dalam menentukan

perilaku saat pengolahannya. Dalam industri karet karet atau kompon harus

menjalani berbagai pengolahan sebelum divulkanisir hingga kebentuk akhirnya.

Deviasi viskositas dari kompon akan mengubah kemampuan prosesnya secara kritis

khususnya dalam hal kalendering, ekstrusi atau pencetakan dengan cara injeksi.

C. Kekerasan

Kekerasan menunjukkan keelastisan dari suatu material. Semakin rendah

kekerasannya maka semakin elastis material tersebut. Kekerasaan secara umum

didefinisikan sebagai ukuran resistansi bahan terhadap deformasi plastis lokal

(misalnya lekukan, notch atau zigzag).

Gambar 2.1. Perbandingan beberapa harga kekerasan shore A dan D dari elastomer

Nilai kekerasan suatu barang jadi karet dapat menjadi petunjuk tingkat vulkanisasi

atau degradasi yang telah dialami oleh karet tersebut. Dua skala yang umumnya

digunakan: Shore-A dan mikro-IRHD. Semakin tinggi nilai durometernya maka

semakin keras kompon tersebut. Kompon yang lunak dapat meregangkan lebih

mudah dan dapat menutup lebih baik pada permukaan yang kasar. Kompon yang

keras akan memberikan ketahanan terhadap abrasi dan ekstrusi yang lebih baik.

Ketahanan ekstrusi harus selalu dipertimbangkan saat mendisain barang jadi karet

yang akan digunakan pada tekanan tinggi. Sebagai contoh, kekerasan yang

diinginkan dapat dipilih berdasarkan tabel dibawah ini dengan cara mencocokkan


tekanan fluida dengan perubahan maksimal dari ekstrusi. Terlihat bahwa 60 shore A

lebih lunak dibandingkan 70 dan 90 shore are bersifat sangat kaku.

Gambar 2.2. Perbandingan nilai kekerasan Shore A terhadap tekanan fluida

D. Kekuatan tarik

Sifat ini menunjukkan kekuatan tarik minimum dari elastomer. Kekuatan tarik (dalam

MPa atau psi) adalah tegangan tarik maksimum yang dapat dicapai dalam

peregangan potongan uji (baik berbentuk cincin-O atau dumbbell). Sesuai konvensi,

gaya yang dibutuhkan dinyatakan sebagai gaya per satuan luas dari penampang

awal asli dari panjang uji.

Gambar 2.3. Perbandingan nilai kekuatan tarik pada berbagai elastomer


Pengujian tarik yang digunakan untuk mengontrol kualitas produk barang jadi karet

dan untuk menentukan pengaruh dari bahan kimia atau paparan termal maupun sifat

elastomer.

Gambar 2.4. Perbandingan pampatan dan kekuatan tarik pada beberapa jenis elastomer

B. Kekuatan Sobek

Kekuatan sobek adalah proses patah secara mekanik yang dimulai dan menjalar

ditempat pada spesimen uji yang memiliki konsentrasi tegangan tinggi sehingga

kemudian terjadi potongan, cacat, atau deformasi lokal. Kekuatan sobek

membutuhkan kekuatan tarik sehingga terjadi robekan pada benda uji dalam kondisi

yang dikendalikan. Ketahanan sobek merupakan salah satu sifat penting yang harus

diperhatikan baik saat barang jadi karet yang telah selesai dicetak hendak

dikeluarkan dari cetakan hingga saat barang jadi karet tersebut digunakan.

Pengujian kekuatan robek dapat di gunakan untuk menentukan pengaruh

penambahan bahan pengisi terhadap ketahanan sobek barang jadi karet.


Gambar 2.5. Pengaruh penambahan serbuk terhadap kekuatan sobek suatu elastomer

F. Pampatan tetap

Karet akan berubah bentuk pada saat diberi beban dan jarang untuk kembali

sepenuhnya ke dimensi aslinya mereka ketika beban yang diberikan dihilangkan.

Perbedaan antara dimensi asli dan dimensi akhir dikenal sebagai pampatan tetap.

Banyak penggunaan dari barang jadi karet adalah untuk aplikasi pampatan sehingga

diperlukan penentuan harga pampatan tetap maksimum yang dialami oleh karet

ketika berada di bawah beban untuk jangka waktu tertentu. Nilainya dinyatakan

sebagai persentase pampatan yang tidak kembali kekeadaan awal dalam waktu

singkat setelah beban dilepas.

Gambar 2.6. Pampatan tetap dari beberapa jenis modifikasi NBR


G. Ketahanan kikis

Ketahanan abrasi adalah kemampuan suatu material untuk melawan tindakan

mekanis yang diberikan kepadanya seperti digosok, digores, atau erosi yang bersifat

progresif untuk menghilangkan bahan dari permukaannya. Ketika sebuah produk

memiliki ketahanan abrasi, bahan tersebut akan melawan erosi yang disebabkan

oleh gesekan, gosokan, dan jenis-jenis keausan mekanis lainnya. Hal ini

memungkinkan material tersebut untuk mempertahankan integritasnya dan

mempertahankan bentuknya. Hal ini dapat menjadi penting ketika bentuk dari

material harus dipertahankan karena penting untuk fungsinya, seperti pada bagian-

bagian yang bergerak saat digunakan maka dibuat dengan mesin secara hati-hati

agar sesuai dengan ukurannya agar produknya dapat digunakan secara efisien.

Ketahanan kikis adalah sifat yang penting karena itu menentukan sejumlah

ketahanan pakai suatu produk karet.

Gambar 2.7. Bentuk bubungan pada posisi melintang, berbentuk bergerigi, dengan gigi

menunjuk melawan arah abrasi

H. Ketahanan terhadap ozon

Konsentrasi ozon (O3) yang ada dalam lingkungan kita saat ini dapat menyebabkan

keretakan yang mendalam pada bahan elastomer, yang kemudian akan

menyebabkan kegagalan komponen tersebut saat digunakan. Karet umumnya

sangat rentan terhadap serangan ozon dan dapat menimbulkan efek besar pada

permukaan tertutup yang berujung pada penjalaran retakan dan patah. Pada

elastomer, pengaruh oksidasi hanya terjadi pada lapisan tipis di permukaan. Tetapi

jika elastomer tersebut mengalami peregangan saat di tarik, maka oksidasi dapat


terjadi hingga kedalam material tersebut. Pemutusan ikatan akibat penyerangan

ozon terjadi pada ikatan ganda (C=C) yang sensitif.

Pada saat diberi beban tarik disudut yang tepat maka retakan akan cepat menjalar.

Gambar 2.8. Karet ban yang mengalami retakan akibat ozon

Perlindungan pada karet dapat dilakukan dengan melindungi karet tersebut dengan

menambahkan zat antioksidan atau dapat dengan menstabilkan sistem

pembentukan ikatan silangnya. Pada saat karet mengalami serangan ozon maka

sifat fisiknya akan berubah dari ulet menjadi getas.


BAB III

PENGUJIAN SIFAT FISIK BARANG JADI KARET

A. Pendahuluan

Pengujian fisika dari barang jadi karet selain diperlukan untuk menelusuri kesalahan

pada saat pembuatan dan untuk mengontrol serta menjaga kualitas produk,

pengujian fisika juga berguna untuk kepentingan penelitian dan pengembangan

barang jadi karet. Kualitas dari produk jadi karet tidak hanya tergantung pada

kualitas bahan awal tetapi juga pada langkah saat proses produksi dilakukan.

Kesalahan saat pengolahan dapat berpengaruh serius pada sifat-sifat produk akhir.

Misalnya, terlalu lamanya waktu penggilingan dari karet saat pencampuran dapat

menghasilkan produk dengan kekuatan rendah. Kesalahan saat penimbangan atau

kelalaian memasukkan salah satu bahan saat pencampuran dapat memberikan

variasi sifat dari produk tergantung pada bahan yang telah dihilangkan.

Berbagai tes fisik yang dilakukan pada barang jadi karet dapat memberikan langkah-

langkah indikasi ketidaksesuaian selama pemrosesan. Untuk menilai kualitas

danmenjaga keseragaman dalam kualitas maka pengujian produk dari karet hasil

vulkanisir harus dilakukan secara reguler. Saat ini, standar kualitas dari suatu produk

telah ditetapkan oleh produsen, konsumen atau oleh badan-badan pemerintah yang

berwenang.Produsen harus meyakinkan dirinya sendiri bahwa produk yang

dihasilkan memenuhi batas yang telah dispesifikasikan. Uji laboratorium dan uji

kinerja aktual akan membantu produsen untuk menilai dan menjaga kualitas produk

yang ia buat. Untuk keperluan penelitian dan pengembangan, pengujian barang jadi

karetdilakukan untuk memahami perilaku, sifat dan efek pada sifat-sifat bahan

peracikan.Sebagai hasil dari evaluasi hasil pengujian tersebut, polimer baru atau

hasil peracikan yang lebih murah atau memiliki sifat yang lebih baik dapat

digunakan. Meskipun sifat polimer dasar dapat memiliki pengaruh besar pada waktu

pakai sebenarnya dari suatu produk, hal itu juga tergantung pada proses yang terjadi

dalam pembuatan produk. Dalam produk tertentu seperti ban, selang, sabuk V, dll, desain produk juga akan

mempengaruhi kinerja akhirnya. Oleh karena itu uji yang dilakukan pada produk


dilakukan untuk mengevaluasi waktu pakainya, harus mencakup uji dasar kinerja

produk dan uji kinerja yang dipercepat.Uji dasar penting yang harus dilakukan pada

karet vulkanisir adalah uji tekan dan tarik, uji penuaan, uji kekerasan, uji suhu

rendah, uji sobek, uji ketahanan, uji listrik dan masih banyak lagi jenis uji bergantung

kebutuhan. Pengujian yang berhubungan dengan uji kinerja adalah uji abrasi, uji

kelenturan, uji kompresi dan sebagainya. Meskipun sebagian besar uji kinerja yang

dipercepat dilakukan dalam kondisi yang hampir sama dengan kondisi di mana

produk tersebut diharapkan akan digunaan, uji kinerja dipercepat tersebut dilakukan

dalam kondisi laboratorium dan hasilnya tidaklah berkorelasi dengan baik saat

digunakan pada keadaan sebenarnya. Namun uji laboratorium membantu untuk

mendapatkan data kinerja komparatif pada senyawa dan desain yang berbeda

ketika kita gunakan di bawah kondisi yang sama. Dalam semua tes yang dilakukan,

prosedur yang diikuti dan mesin pengujian yang digunakan harus mengacu pada

suatu standar, jika demikian maka hasil pengujian dapat direproduksi dalam

pengujian internal laboratorium tersebut.

B. Pengujian Viskositas

Penemuan polimer baru dan zat kimia pembuat kompon karet menghadapi masalah

dalam memilih bahan dan takaran yang tepat, khususnya sehubungan dengan

perilaku pengolahan selama kalendering, ekstrusi atau pencetakan injeksi.Saat

perilaku dari kompon berubah selama proses pengolahan akibat pengaruh

temperatur, kita harus bisa memprediksi bagaimana kompon tersebut akan

berperilaku selama pemrosesan dilakukan. Untuk mengukur viskositas dari karet

salah satu yang umum dilakukan adalah menggunakan viskometer Mooney. Nilai

viskositas Mooney dari karet merupakan salah satu parameter penting dalam

penilaian kualitas karet dan juga merupakan parameter penting dalam

memilih kualitas karet untuk digunakan. Dengan bantuan viskometer Mooney maka

kita dapat memprediksi perilaku kompon terkait dengan pengaruh suhu dan waktu

selama pemprosesan terjadi.Viskometer Mooney adalah sebuah alat yang didisain

untuk menentukan viskositas elastomer yang belum divulkanisasi dengan cara

mengukur resistensi dari karet saat diberi beban geser yang dihasilkan dari gerakan

rotor ditengah benda uji pada kondisi tertentu.


Gambar 3.1. Alat viskometer Mooney

Viskositas karet dapat bervariasi secara dramatis dengan tingkat deformasi

sehingga sifat reologi mereka tidak dapat didefinisikan dengan hanya mengukur

viskositas pada satu kali laju. Salah satu instrumen yang paling penting dalam

industri karet adalah piringan geser viskometer. Laju gesernya dapat dituliskan:

Dan tegangan geser dituliskan

dimana

r1 = radius rotor

r2 = radius stator

b = ketebalan rotor

h = dasar, atas &bawah diantara rotor stator

Ω = kecepatan sudut dari rotor

C = percepatan torsi

η = konstanta bahan

Hubungan tersebut dapat di ubah menjadi angka Mooney dengan menggunakan

standar torsi 84.6 kg cm = 100 Mooneys.


Instrumennya terdiri dari piringan berbentuk silinder datar yang digerakkan oleh

suatu motor untuk dapat berputar perlahan dan terus menerus dalam satu arah.

Piringan ini ditanam ke dalam spesimen elastomer, dibatasi hanya dalam rongga

cetakan yang dipanaskan dan dipertahankan pada suhu tertentu dan

tetap ditutup oleh sejumlah gaya tertentu. Pada saat piringan berputar, piringan

tersebut mengalami tegangan tarik geser. Gaya perlawanan terhadap rotasi oleh

elastomer adalah gaya viskositas geser yang nilainya sebanding dengan viskositas

absolut rata-rata dari spesimen.Biasanya periode pemanasan awal diberikan pada

elastomer pada saat piringan mulai berputar. Viskositas awal akan tercatat tinggi

dan seiring dengan berjalannya waktu maka viskositas dari spesimen akan menurun

hingga nilai minimum. Viskositas akan dua kali lebih besar jika diukur dengan

menggunakan rotor yang besarnya sekitar dua kali lipat dari rotor kecil.

Viskositas dapat dilaporkan sebagai:

1. Metode persiapan sampel

2. Angka viskositas Mooney

3. Ukuran rotor

4. Waktu pemanasan awal

5. Interval waktu untuk pembacaan viskositas

6. Suhu pengujian

Hasil pengujian dapat dinyatakan sebagai:

= 50ML(I+4)100°C

dimana

50M = Viskositas dalam satuan Mooney.

L = Rotor besar (untuk ukuran kecil diganti dengan'S')

I = Waktu pemanasan awal dalam menit.

4 = Waktu dalam menit setelah motor dijalankan dimana

pembacaan dimulai.

100°C = temperatur pengujian.


Gambar 3.2. Kurva pengukuran viskositas Mooney

Elastomer yang divulkanisir pada temperatur percobaan viskositasnya akan

meningkat dari nilai minimum saat ada di titik induksi atau perubahan warna akibat

panas (scorch). Laju kenaikan viskositas terhadap waktu dapat terukur dengan

melihat laju curing dari elastomer. Karakteristik curing ini dapat ditentukan dari plot

viskositas terhadap grafik waktu.

Gambar 3.3. Pengujian scorch Mooney


Informasi tersebut diperoleh dari plot:

Vi = Viskositas awal

Vm = Viskositas minimum

T5 = Waktu untuk naik lima titik dari Vm (waktu scorch)

T35 = Waktu untuk naik tiga puluh lima titik dari Vm

ΔTL30 = T35-T5 laju curing atau atau Indeks curing untuk rotor

Besar

ΔTS15 = T18-T3 laju curing atau Indeks curing untuk rotor kecil

Standar Pengujian: ISO 289, ISO 1796, ASTM D1646

C. Pengujian Kekerasan

Kekerasan adalah sifat yang penting untuk pembuatan kompon karena

spesifikasinya memberikan batasan pada jenis dan kuantitas bahan kompon tertentu

seperti bahan pengisi, plastisizer dan sebagainya dalam kompon tertentu.

Uji kekerasan dilakukan dengan mengukur kedalaman penetrasi sebuah indentor

berbentuk bola pejal dengan dimensi yang telah ditentukan berdasarkan baik

dengan penerapan beban dengan bobot mati atau menggunakan pegas pada

spesimen uji karet.Pengujian ini menggunakan sampel dengan ukuran ketebalan

kira-kira 6 mm, dan luas permukaan yang cukup untuk memungkinkan setidaknya 3

titik uji dengan jarak 5 mm dan 13 mm dari tepi. Harga kekerasan diperoleh dengan

membandingkan perbedaan antara gaya awal yang kecil dengan gaya akhir yang

lebih besar. Ada berbagai jenis peralatan yang digunakan untuk mengukur

kekerasan. Beberapa yang paling sering digunakan adalah shore A Durometer, Rex

Gauge, Wallance Hardness Meter, the International Rubber Hardness Tester dan

masih banyak lagi.


Gambar 3.4. Berbagai jenis alat kekerasan jenis Shore

Harga kekerasan dapat digunakan untuk menunjukkan keelastisan dari suatu

material. Semakin rendah kekerasannya maka semakin elastis material tersebut.

Dua skala yang umumnya digunakan: Shore-A dan mikro-IRHD. Keduanya hampir

sama. Instrumen yang digunakan untuk pengukuran adalah:

• Durometer: berbentuk indentor kerucut runcing ketika ditekan terhadap sampel,

akan didorong kembali ke dalam tester oleh sebuah per dan gerak ini

diterjemahkan ke dalam gerakan pointer pada alat penunjuk jarum. Semakin

keras sampel uji maka semakin jauh dorongan kembali titik indentor dan akan

semakin tinggi pembacaan numerik pada skalanya. Unit ini pada alat Shore-A.

• IRHD tester: Beban mati diterapkan ke indentor pada waktu tertentu dan

kekerasan diperoleh berdasarkan kedalaman indentasi.

Gambar 3.5. Perbandingan hasil indentasi

Skala The International Rubber Hardness Degrees (IRHD) berada dalam jangkauan

dari 0 hingga 100 dan berhubungan dengan dengan modulus elastisitas dari 0 (0)

dan tak hingga (100). Pembacaan skala shore A dimulai dari angka 30 hingga 90.

Elastomer yang lebih keras dapat diuji kekerasannya dengan menggunakan indentor

penunjuk berbentuk kerucut dengan skala Shore D. Hasil skala Shore A dan skala


IRHD kira-kira akan sama pada rentang ketahanan yang sama. Dalam elastomer

yang memiliki nilai relaksasi stres atau deformasi histeresis yang luar biasa tinggi,

perbedaan waktu tinggal saat indentasi dalam dua pembacaannya dapat

menghasilkan nilai yang berbeda. Selain itu, hasil dari setiap pengujian kekerasan

bergantung pada ketebalan elastomer. Ketebalannya harus ditentukan ketika

melakukan tes ini. Karena keterbatasan mekanik dari peralatan uji, pengukuran

kekerasan elastomer jarang diekspresikan lebih daripada 5 poin angka

kekerasannya. Indentasi permukaan atau kekerasan biasanya tidak berkaitan

dengan kemampuan dari bagian elastomer untuk berfungsi dengan baik. Kekerasan

adalah ukuran respons elastomer terhadap stres permukaan pada skala kecil.

Standar Pengujian: ISO 48, ISO 1400, ISO 1818, ISO 7619, ASTM D 2240, ASTM

D 1415.

D. Pengujian Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik adalah tegangan tarik maksimum yang dapat dicapai pada saat

benda uji ditarik hingga putus. Benda uji biasanya berbentuk dumbbell datar. Sesuai

konvensi, gaya yang dibutuhkan dinyatakan sebagai gaya per satuan luas dari

penampang awal asli dari panjang uji,

di mana F adalah beban seketika yang diterapkan ke spesimen secara tegak lurus,

dinyatakan dalam satuan newton (N), dan A0 adalah bidang yang belum mengalami

beban (m2). Unit yang digunakan adalah megapascal, MPa (SI) (di mana1 MPa =

106 N/m2).

Pada uji tarik karet hasil vulkanisir terdapat tiga parameter utama terukur yaitu:

• Kekuatan tarik

• Perpanjangan saat putus

• Modulus perpanjangan tertentu dari sampel yang diperoleh pada suatu

interval waktu.

Kekuatan tarik didefinisikan sebagai gaya per satuan luas penampang awal sampel

yang diperlukan untuk meregangkan penampang awal sampel hingga patah terjadi.

Modulus adalah tegangan tarik yang diperlukan untuk meregangkan sepotong benda


uji karet untuk menentukan perpanjangannya. Perpanjangan saat putus adalah

perpanjangan maksimum yang dinyatakan sebagai persentase dari panjang aslinya

sebelum sampel patah. Ada berbagai jenis specimen uji yang digunakan dapat

berbentuk dumb bell atau berbentuk cincin.

Gambar 3.6. Bentuk spesimen uji dumbbell

Potongan uji berbentuk dumbbell paling umum digunakan. Benda uji dipotong dari

lembaran vulkanisir yang akan diuji dengan bantuan cetakan sedemikian rupa

sehingga butiran hasil penggilingan berada dalam arah sepanjang potongan benda

uji. Potongan benda uji tersebut kemudian dijepit pada mesin pengujian dan ditarik

pada laju konstan. Dari grafik tegangan regangan yang diperoleh, modulus kekuatan

tarik dan perpanjangan saat putus dapat dihitung dengan mengetahui ketebalan

awal dan lebar dari benda uji. Nilai rata-rata dari empat dari lima nilai uji sampel

yang sama diambil sebagai nilai yang sebenarnya. Hasil uji tarik dapat digunakan

untuk mengevaluasi kekuatan karet vulkanisir dan tingkat cure dari karet vulkanisir.

Gambar 3.7. Skema alat uji beban tarik

Pemanjangan atau regangan, adalah perpanjangan antar titik ukur yang dihasilkan

oleh gaya tarik yang diterapkan pada benda uji dan dinyatakan sebagai persentase

dari jarak awal dari titik ukur.Elongasi pada saat patah, atau perpanjangan akhir,

adalah perpanjangan pada saat patah.


Standar: ISO 37, ASTM D 412

E. Pengujian Ketahanan Sobek

Pengujian ketahanan sobek didefinisikan sebagai gaya per satuan ketebalan yang

dibutuhkan untuk menyebabkan nick di karet ketika ditarik di bawah laju konstan

dengan arah yang tegak lurus terhadap bidang potong. Uji sobek dapat dilakukan

dengan menggunakan mesin uji tarik.Ada berbagai jenis bentuk potongan uji yang

digunakan untuk melakukan uji sobek. Karena kekuatan sobek rentan terhadap

terjadinya pemotongan nick, pengujian yang dilakukan menggunakan potongan uji

dengan sudut nick yang tepat akan memberikan reproduktifitas hasil tes yang lebih

baik.

Gambar 3.8. Spesimen cetakan potong jenis A, B dan C


Uji sobek dapat juga memberikan indikasi perilaku propagasi dari karet vulkanisir

dalam inisiasi sobek perpanjangan sobek.

Gambar 3.9. Pengujian perambatan tarik

Standar: ISO 34, ASTM D624

C. Pengujian Pampatan tetap

Karet akan berubah bentuk pada saat diberi beban dan jarang untuk kembali

sepenuhnya ke dimensi aslinya mereka ketika beban yang diberikan dihilangkan.

Perbedaan antara dimensi asli dan dimensi akhir dikenal sebagai set kompresi.

Piringan kecil berbentuk silinder dengan diameter 13 mm dengan ketebalan 6 mm

atau diameter 29 mm dengan ketebalan 12,5 mm yang umum biasa digunakan

untuk pengujian.

Gambar 3.10. Prosedur uji pampatan tetap (sumber:

Piringan dikompresi sedemikian rupa sehingga terjadi kompresi 25 persen dari tinggi

aslinya. Pengujian ini dilakukan pada temperatur yang diketahui, biasanya pada 23

°C (atau antara 70 dan 250 °C) dengan durasi 24 atau 72 jam.


Pada akhir waktu yang ditentukan, potongan uji dikeluarkan dari jig pengujian dan

dibiarkan pulih kembali pada temperatur 23 °C selama 30 menit sebelum

ketebalannya diukur kembali. Set kompresi adalah perbedaan antara ketebalan awal

dari benda uji dan setelah benda uji yang ditekan kembali kebentuk semula.

Hasilnya dinyatakan sebagai persentase dari kompresi awalnya. dapat dirumuskan:

Set kompresi = (ketebalan awal - ketebalan potongan setelah pemulihan) /

(ketebalan awal - ketinggian kompresi)

Gambar 3.11. Alat pampatan tetap


G. Pengujian ketahanan kikis

Pengujian ketahanan kikis adalah tes yang digunakan untuk mengukur ketahanan

bahan memakai berasal dari geser kontak seperti menggosok, grinding, atau

menggores terhadap bahan lain. Sebuah potongan uji ditekan terhadap drum berputar ditutupi dengan kain kasar.

Hilangnya berat (volume) diukur setelah sejumlah revolusi dan memberikan indikasi

perlawanan abrasi.

Gambar 3.12. Diagram alat uji kikis



H. Pengujian perubahan sifat fisik saat terjadi perubahan temperatur dan lingkungan

H.1. Ketahanan terhadap penuaan panas

Sifat elastomer umumnya akan berubah setelah terjadi kontak yang terlalu lama

pada temperatur tinggi. Pengujian penuaan panas dilakukan karena dua alasan.

Pertama, pengujian dilakukan untuk menentukan perubahan sifat fisik pada saat

temperatur pemakaiannya tinggi. Kedua, dilakukan pengujian dipercepat pada

temperatur tinggi untuk mencoba memprediksi panjang umur pakai pada temperatur

pemakaian yang lebih rendah. Pengujian dilakukan dalam oven udara atau ruang

yang diberi tekanan oksigen. Benda uji dikenakan pada lingkungan yang tingkat

kerusakannya dikendalikan oleh udara pada suhu tinggi dan tekanan atmosfir,

kemudian sifat hasil pengujian tersebut dibandingkan dengan benda uji awal.

Pengujian ini dapat dikombinasikan dengan pengujian fisik lainnya seperti uji tarik,

perpanjangan dan kekerasan.

Gambar 3.13. Temperatur resistensi dari beberapa elastomer

Pengujian dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis oven diantaranya

menggunakan oven dengan aliran udara laminaratau dengan aliran udara

turbulendan aliran udaranya terukur dengan anemometer.


Keterangan

1. Benda uji

2. Aliran laminar udara

3. Elemen pemanas

4. Saluran udara masuk

5. Peniup udara

6. Saluran udara keluar

Gambar 3.8.Oven jenis 1 – Menggunakan aliran udara laminar

Keterangan

1. Pegangan benda uji

2. Benda uji

3. Aliran udara turbulen

4. Aliran udara laminar (saluran masuk,

keluar dekat dengan dinding)

5. Elemen pemanas

6. Motor

7. Saluran udara masuk

8. Peniup udara

9. Saluran udara keluar

Gambar 3.9. Oven jenis 2 – Menggunakan aliran udara turbulen

Waktu yang digunakan untuk mendapatkan derajat penuaan dari benda uji

bergantung dari jenis ujinya.Penuaan yang dilakukan tidak boleh berlebihan agar

nilai akhir dari sifat fisiknya dapat maksimal.Suhu pengujian harus tetap dijaga agar

tetap stabil, toleransi suhunya ± 1°C, karena pada perbedaan 1 °C akan

memberikan perbedaan hingga 10% dari waktu penuaan. Dalam pengujian ini perlu

menggunakan faktor koreksi dari sertifikat kalibrasi agar diperoleh hasil mendekati

suhu sebenarnya.



H.2. Ketahanan terhadap pelapukan

Penurunan sifat fisik dapat terjadi ketika elastomer diekspos pada lingkungan

luar.Kerusakan ini dapat diamati dalam bentuk retakan, mengelupas, meninggalkan

jejak, perubahan warna dan cacat permukaan lainnya.Sejauh ini penyebab yang

paling penting dari kerusakan oleh pelapukan adalah dengan adanya ozon.

Konsentrasi ozon kurang dari satu pphm di atmosfer akan dapat menyerang karet

yang tidak tahan terhadap pengaruh ozon jika mereka berada dalam kondisi diberi

sedikit tegangan.

Gambar 3.8. Penuaan pada karet alam (NR) dan karet butil (IIR). (sumber:

http://www.timcorubber.com/rubber-materials/butyl.htm)

Hasilnya adalah retakan tipis pada arah ketegangan.Sinar matahari (UV), oksigen,

kelembaban dan temperatur juga dapat mempengaruhi elastomer.

Pengujian pelapukan dilakukan dengan memasukan benda uji berbentuk dumbbell

kedalam ruang berkadar ozon terkontrol pada waktu dan suhu tertentu. Konsentrasi

dari ozon dapat bervariasi. Pengamatan dari hasil uji dilakukan dalam interval waktu

tertentu.

Standar: ASTM D 1.149

H.3. Ketahanan terhadap temperatur rendah

Semua elastomer akan mengalami beberapa jenis perubahan ketika mereka berada

pada temperatur rendah. Beberapa perubahan terjadi secara cepat sedangkan yang

lainnya dapat terjadi setelah kontak yang terlalu lama. Semua reaksi yang terjadi

bersifat reversibel, elastomer akan kembali ke sifat aslinya ketika temperatur kembali

ke temperatur kamar. Pada temperatur rendah material akan menjadi rapuh dan


pecah pada saat ditekuk tiba-tiba atau saat terjadi benturan/impak. Temperatur di

mana hal ini terjadi, ketika ditentukan di bawah kondisi tertentu pengujian yang

ditentukan, disebut titik rapuh. Sebuah tes lain, untuk mengukur modulus material,

adalah tes pencabutan materi. Umumnya dikenal sebagai tes TR. Standar: ISO R 812, ISO 2921, ASTM D 2137, ASTM D 1053, ASTM D 1329


BAB IV PENUTUP

A. Kesimpulan

Pengujian sifat fisik barang jadi karet memegang peranan penting dalam

menentukan kualitas produk atau vulkanisat karet. Pengujian sifat fisik dapat

membantu disainer dalam menentukan pemilihan formula dari suatu kompon atau

vulkanisat serta dalam penelitian dan pengembangan barang jadi karet.Pengujian

yang dilakukan harus mengacu pada standar yang dipakai oleh negara pengguna

dan hasil pengujian tersebut harus dapat direproduksi dalam pengujian internal

laboratorium tersebut.

B. Tindak lanjut

Metoda pengujian sifat fisik barang jadi karet sangat luas dan bergantung dari

komposisi kompon dan sifat fisik apa yang diharapkan ada pada barang jadi karet.

Pengujian sifat fisik karet tidak hanya terbatas pada satu pengujian saja, tetapi

pengujian tersebut dapat dikombinasi dengan pengujian lainnya.Pengujian tersebut

disesuaikan dengan sifat fisik yang ingin diketahui.


DAFTAR RUJUKAN

Kuno Dijkhuis, Accelerated ageing tests of vulcanized rubber, BPRI, Brussels,

November 25th , 2009.

Rodrigues, F., Santos, E., Feitosa, J., Ricardo, N. and R. De Paula, Ozonation of

Unstretched Natural Rubber: Part I. Effect of Film Thickness. Rubber Chem.

Technol., 2001.

Rubber, vulcanized or thermoplastic – Accelerated ageing test and heat resistance

tests, International Standard, ISO 188, 2007.

http://www.crtlabs.com/compression_set_testing.html - 27 November 2012 – 12.50

WIB.

http://www.dracomech.com/gaskets/rubber.htm- 28 November 2012 – 13.00 WIB.

http://erapol.com.au/english/Technical/Elastomer-Systems/properties-

elastomer.html- 30 November 2012 – 11.00 WIB.

http://harboro.co.uk/specifying_rubber.html- 28 November 2012 – 12.00 WIB.

http://insideracingtechnology.com/tirebkexerpt3.htm.

http://www.materials.co.uk/rubber.htm- 27 November 2012 – 12.30 WIB.

http://www.oringsusa.com/html/tensile_strength.html- 27 November 2012 – 11.00

WIB.

http://www.polyprod.com/eng-abrasion-resistance.html- 27 November 2012 – 14.00

WIB.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014294180200171X- 30 November

2012 – 11.00 WIB.

http://www.smooth-on.com/faq_display.php?faq_id=76&cID=4- 27 November 2012 –

12.00 WIB.

http://www.worldoftest.com/compressionset.htm.

Metoda Pengujian Sifat Fisika Barang Jadi Karet

Documents

Transcript of Metoda Pengujian Sifat Fisika Barang Jadi Karet